Komórki nowotworowe mogą funkcjonować w ograniczonej liczbie stabilnych stanów, które powtarzają się u pacjentów z tym samym rodzajem raka – wynika z badań zespołu z Columbia University. Naukowcy porównują to zjawisko do skwantowanych poziomów energii w fizyce. Najnowsze analizy raka trzustki i rozlanego glejaka linii środkowej sugerują, że zamiast projektować terapię dla każdego indywidualnego zestawu mutacji, w przyszłości możliwe może być jednoczesne celowanie w kilka współistniejących stanów komórek nowotworowych.
Nowotwory cechuje ogromna różnorodność genetyczna, która jest jednym z największych wyzwań współczesnej onkologii. Badania zespołu prof. Andrei Califano wskazują jednak, że za tą złożonością może kryć się znacznie prostsza organizacja funkcjonalna komórek nowotworowych. Wyniki dwóch badań opublikowanych w „Nature Genetics” dostarczają nowych argumentów na rzecz tej koncepcji.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Dlaczego naukowcy porównują stany komórek nowotworowych do skwantowanych poziomów energii i co w praktyce oznacza określenie raka jako „choroby kwantowej”.
- Jakie są wyniki analiz obejmujących ponad 10 tys. próbek nowotworów, w których zidentyfikowano 112 unikalnych stanów komórkowych.
- Dlaczego w raku trzustki wykryto sześć współistniejących stanów komórek i jak możliwość przechodzenia między nimi może wpływać na skuteczność leczenia.
- Jak ukierunkowanie terapii na kilka stanów jednocześnie może zmienić sposób projektowania leczenia przeciwnowotworowego oraz jakie wyniki uzyskano w badaniach rozlanego glejaka linii środkowej.
Dlaczego naukowcy określają raka jako „chorobę kwantową”?
Określenie „kwantowy” nie oznacza w tym przypadku, że rozwój nowotworu jest bezpośrednio napędzany zjawiskami mechaniki kwantowej. Jest to analogia opisująca ograniczoną liczbę stanów, które mogą przyjmować komórki raka.
Wielokrotnie obserwowaliśmy, że każdy rodzaj nowotworu ma ograniczoną liczbę stanów komórkowych. Tak jak elektrony są ograniczone do ograniczonej liczby skwantowanych stanów energetycznych w atomie, komórki nowotworowe mogą zajmować tylko jeden z tych stabilnych stanów lub szybko się między nimi przemieszczać. Co ważniejsze, stany te są zachowane u praktycznie wszystkich pacjentów z określonym rodzajem nowotworu.
Według badaczy może to mieć fundamentalne znaczenie terapeutyczne. Poszczególni pacjenci mogą mieć bardzo różne mutacje, ale komórki ich guzów mogą ostatecznie trafiać do tych samych, powtarzalnych stanów funkcjonalnych.
112 stanów w ponad 10 tys. próbek nowotworów
Zespół Califano próbuje odtworzyć mechanizmy regulacyjne odpowiadające za zachowanie komórek raka. W tym celu analizuje dane pochodzące z żywych komórek nowotworowych i identyfikuje białka określane jako główne regulatory, które pozwalają komórce utrzymać określony stan. Wcześniejsza analiza obejmująca ponad 10 tys. próbek z ponad 20 kohort nowotworowych pozwoliła zidentyfikować zaledwie 112 unikalnych stanów.
Jeszcze bardziej interesujące wyniki przyniosły analizy na poziomie pojedynczych komórek. Według badaczy dotychczas poszczególne typy nowotworów miały od jednego do maksymalnie siedmiu takich stanów. Oznaczałoby to, że ogromna liczba możliwych kombinacji mutacji nie musi przekładać się na równie dużą liczbę funkcjonalnych stanów komórek raka.
Rak trzustki ma sześć współistniejących stanów komórkowych
W badaniu opublikowanym 26 sierpnia 2026 roku w „Nature Genetics” Pasquale Laise, Mikko Turunen, Alvaro Curiel Garcia i współpracownicy przeanalizowali setki tysięcy pojedynczych komórek raka trzustki. Badacze zidentyfikowali sześć odrębnych stanów komórek nowotworowych. Co szczególnie ważne, występowały one w guzach poszczególnych pacjentów. Różnice dotyczyły przede wszystkim proporcji komórek znajdujących się w poszczególnych stanach.
To, co naprawdę różniło pacjentów, to nie stan ich komórek nowotworowych, ale raczej odsetek komórek w jednym stanie w porównaniu z innym, co wydaje się być kluczowym efektem mutacji – mówi Califano.
Problem polega na tym, że komórki raka trzustki mogą spontanicznie przechodzić pomiędzy sześcioma stanami. Zniszczenie jednej populacji może więc nie wystarczyć, jeżeli pozostałe komórki są zdolne do zmiany swojego stanu.
Jeden lek może nie wystarczyć
Zdaniem Califano właśnie ta plastyczność może tłumaczyć, dlaczego skuteczne leczenie raka trzustki może wymagać kombinacji terapii.
Dobrą wiadomością jest to, że ponieważ u każdego pacjenta stwierdza się te same stany, znalezienie kilku leków, które razem oddziałują na wszystkie stany, może potencjalnie przynieść wyleczenie. Złą wiadomością jest to, że w raku trzustki każdy stan może spontanicznie przekształcić się w dowolny inny stan, co sugeruje, że być może nigdy nie będziemy w stanie leczyć tych guzów jednym lekiem.
Koncepcja przesuwa więc punkt ciężkości z leczenia pojedynczych mutacji na identyfikację i jednoczesne blokowanie mechanizmów utrzymujących wszystkie istotne stany komórek nowotworowych.
Trzy leki przeciw siedmiu stanom glejaka
Drugie badanie dotyczyło rozlanego glejaka linii środkowej (ang. Diffuse Midline Glioma, DMG) – rzadkiego i agresywnego nowotworu mózgu występującego przede wszystkim u dzieci. Naukowcy zidentyfikowali siedem możliwych stanów komórek nowotworowych. Następnie, wykorzystując algorytmy OncoTreat i OncoTarget, wskazali trzy istniejące leki, które potencjalnie mogą wspólnie oddziaływać na wszystkie te stany: awaprytynib, ruksolitynib i larotrektynib.
W badaniach laboratoryjnych poszczególne leki działały na przewidywane dla nich stany. Co więcej, wszystkie poza jedną dwulekowe kombinacje ukierunkowane na komplementarne stany były istotnie skuteczniejsze od monoterapii. Kolejnym celem badaczy jest sprawdzenie pełnej kombinacji trzech leków w badaniu klinicznym.
Czy medycyna spersonalizowana będzie musiała się zmienić?
Obecna medycyna precyzyjna w onkologii w dużej mierze opiera się na identyfikowaniu zmian molekularnych, które można wykorzystać jako cele terapeutyczne. Califano proponuje inne spojrzenie: różne mutacje mogą prowadzić do stosunkowo niewielkiej liczby wspólnych stanów komórkowych.
Jeśli rak jest chorobą kwantową, dobrą wiadomością jest to, że być może nie potrzebujemy spersonalizowanej medycyny – mówi Califano. Połączenie terapii ukierunkowanych na kilka odrębnych, wykrywalnych stanów może być wszystkim, czego potrzeba, a te kombinacje powinny być skuteczne u praktycznie każdego pacjenta.
Jest to na razie hipoteza badawcza, a nie nowy standard leczenia. Jej znaczenie będzie zależało przede wszystkim od tego, czy terapie projektowane na podstawie stanów komórkowych okażą się skuteczne i bezpieczne w badaniach klinicznych.
Ograniczona liczba stanów może uprościć leczenie raka
Badania zespołu Califano sugerują, że biologiczna różnorodność nowotworów może mieć bardziej uporządkowaną strukturę, niż dotychczas zakładano. Jeżeli komórki danego nowotworu rzeczywiście wykorzystują niewielki i powtarzalny zestaw stanów, możliwe byłoby projektowanie kombinacji leków obejmujących wszystkie te stany jednocześnie. To koncepcja wymagająca dalszej weryfikacji, ale może otworzyć nowy kierunek badań nad opornością na leczenie i terapiami skojarzonymi.
Główne wnioski
- Analiza obejmująca ponad 10 tys. próbek z ponad 20 kohort nowotworowych pozwoliła zidentyfikować 112 unikalnych stanów komórek nowotworowych. Nowsze badania pojedynczych komórek wskazują, że poszczególne nowotwory mogą wykazywać od jednego do maksymalnie siedmiu takich stanów.
- W raku trzustki naukowcy zidentyfikowali sześć odrębnych stanów komórek nowotworowych. Poszczególni pacjenci różnili się przede wszystkim proporcjami komórek znajdujących się w każdym z tych stanów.
- Komórki raka trzustki mogą spontanicznie przechodzić pomiędzy poszczególnymi stanami, co może ograniczać skuteczność monoterapii i przemawiać za jednoczesnym oddziaływaniem na kilka stanów komórkowych.
- W rozlanym glejaku linii środkowej zidentyfikowano siedem stanów oraz trzy leki – awaprytynib, ruksolitynib i larotrektynib – potencjalnie pozwalające wspólnie na nie oddziaływać. Wyniki laboratoryjne wskazały na przewagę większości badanych kombinacji dwulekowych nad monoterapią, a docelowo badacze chcą ocenić pełną kombinację trzech leków klinicznie.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s41588-026-02550-w
- https://www.nature.com/articles/s41588-026-02714-8
- https://www.cuimc.columbia.edu/news/cancer-quantum
